CN110242857B - 高压储罐装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压储罐装置。高压储罐装置(10)的高压储罐(16)具有:树脂制的内胆(82),其收装向燃料电池(42)供给的燃料气体;加强层(80),其覆盖内胆的外表面;插入部件(88),其形成有供排孔(130);和供排侧接头(86),其形成有供排侧导出孔(114a)。泄漏流体收装部(20)至少能够收装从连接供排孔和供排流路(12)的连接部(36b)泄漏的泄漏流体。供排侧排出流路(24a)与泄漏流体收装部独立地设置,并且将经由供排侧导出孔导出的临时排出流体引导到稀释机构(78),该稀释机构稀释从燃料电池排出的阳极废气。根据本发明,能够避免在通常动作时误检测为发生了异常时的泄漏,并且能够低成本地且容易地搭载在搭载体上。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压储罐装置,该高压储罐装置具有高压储罐,流体经由供排流路向树脂制的内胆供排,该高压储罐能够将收装于内胆的流体向燃料电池的阳极电极供给。
背景技术
已知一种高压储罐,其具有:树脂制的内胆,其能够将流体收装在内侧;加强层,其由覆盖该内胆的外表面的纤维增强塑料等构成;接头,其设置在内胆和加强层的开口,形成有连通该内胆的内部和外部的插入孔;和插入部件,其插入到插入孔。在插入部件上贯通形成有供排孔,用于对内胆的内部供排流体的供排流路经由连接部与该供排孔连接。另外,在插入部件中内置有主截止阀,该主截止阀能够切换经由供排孔的内胆的内部与供排流路的连通或隔断。
在具有这种高压储罐的高压储罐装置中,一般具有能够在其异常时检测流体从高压储罐等泄漏的情况的结构。并且,在检测到异常时的泄漏的情况下,采取将上述主截止阀关闭而停止流体的供排等的应对措施。作为能够检测异常时泄漏的结构,可列举出包围高压储罐、供排流路等以能够收装泄漏的泄漏流体的收装部、和检测该收装部内的流体的传感器。
然而,在具有树脂制的内胆的高压储罐中,例如,如日本发明专利公开公报特开2009-243675号所记载的那样,有时流体透过内胆而进入该内胆的外表面与加强层之间等(下面也称为覆盖部)。当流体滞留于覆盖部时,担忧容易发生内胆与加强层的剥离、内胆朝向其内部突出的翘曲(buckling)等。因此,优选将透过内胆进入覆盖部的流体导出到该覆盖部的外部。
从覆盖部导出的流体(下面也称为临时排出流体)以临时的限定的量产生,因此作为高压储罐装置的通常动作的一环,向高压储罐的外部排出。即,临时排出流体与在高压储罐装置异常时泄漏的泄漏流体不同。
发明内容
在如上述那样设置有收装部、传感器的高压储罐装置中,由于临时排出流体与泄漏流体同样地被收装于收装部,因此,在通常动作时被导出的临时排出流体被传感器检测出的情况下,担忧会误检测为产生了在异常时泄漏的泄漏流体。
本发明的主要目的是提供一种高压储罐装置,其能够避免在通常动作时误检测为发生了异常时的泄漏,并且能够低成本地且容易地搭载在搭载体上。
根据本发明的一技术方案,提供一种高压储罐装置,其具有高压储罐,流体经由供排流路向树脂制的内胆供排,该高压储罐能够将收装于所述内胆的所述流体供给到燃料电池的阳极电极,在该高压储罐装置中,所述高压储罐具有:加强层,其覆盖所述内胆的外表面;插入部件,其形成有供排孔,该供排孔经由连接部与所述供排流路连接,而能够将该供排流路与所述内胆的内部连通;和接头,其分别形成有导出孔和插入孔,其中,所述导出孔将存在于所述内胆和所述加强层之间的所述流体导出,所述插入孔供所述插入部件插入,所述高压储罐装置具有:泄漏流体收装部,其至少能够收装作为从所述连接部泄漏的所述流体的泄漏流体;和排出流路,其相对于所述泄漏流体收装部独立地设置,并且将作为经由所述导出孔导出的所述流体的临时排出流体导入稀释机构,其中,所述稀释机构稀释从所述阳极电极排出的阳极废气。
供排流路与供排孔的连接部是被设定为在高压储罐装置的通常动作时不会发生流体泄漏的部位。因此,至少从连接部泄漏的流体、即泄漏流体是因高压储罐装置发生异常而泄漏的流体。另一方面,临时排出流体是在高压储罐装置的通常动作时,透过内胆而进入内胆的外表面与加强层之间(下面也称为覆盖部)后,经由导出孔被导出到该覆盖部的外部的流体。
在该高压储罐装置中,收装泄漏流体的泄漏流体收装部和将临时排出流体向稀释机构引导的排出流路相对独立地设置。据此,能够将不包含临时排出流体的泄漏流体收装于泄漏流体收装部,因此,能够将异常时泄漏的泄漏流体与通常动作时被导出的临时排出流体区别开来进行检测。其结果,能够避免在高压储罐装置的通常动作时误检测为发生了异常时的泄漏。
在收装于内胆的流体被供给到阳极电极的燃料电池中,包含未被该燃料电池消耗的流体的未消耗部分的阳极废气从阳极电极排出。因此,在燃料电池上,例如附设有稀释机构,该稀释机构利用从该燃料电池的阴极电极排出的阴极废气或大气等稀释阳极废气,以使阳极废气中的流体的浓度成为能够向大气放出的程度。
在该高压储罐装置中,能够通过排出流路将临时排出流体向稀释机构引导。因此,能够利用燃料电池上附设的稀释机构稀释临时排出流体。因此,能够低成本地且容易地将高压储罐装置搭载在高压储罐装置的搭载体上,而无需新设置用于稀释临时排出流体的结构、用于提高密封性能以抑制未稀释的临时排出流体进入的结构等。
在上述高压储罐装置中,优选还具有开闭阀,该开闭阀对所述排出流路进行开闭,所述开闭阀在所述稀释机构进行稀释动作期间开阀。在这种情况下,由于能够通过排出流路将临时排出流体引导到稀释动作中的稀释机构,因此能够更可靠地稀释该临时排出流体。
在上述高压储罐装置中,优选所述开关阀在所述燃料电池的发电动作期间打开。燃料电池的发电动作期间是稀释机构使用从燃料电池排出的阴极废气稀释阳极废气的稀释动作期间。
另外,在燃料电池的发电动作期间,为了向该燃料电池供给流体,而从内胆排出流体。当由于该流体的排出而使内胆的内压降低时,内胆被朝向加强层推压的推压力减小,因此,透过内胆的流体容易进入内胆与加强层之间的覆盖部。其结果,容易从导出孔导出临时排出流体。
因此,通过在燃料电池的发电动作期间将开闭阀打开,能够在临时排出流体容易从导出孔流入排出流路的时间点,将该临时排出流体有效地引导到稀释机构,从而能够通过该稀释机构可靠地对临时排出流体进行稀释。
上述目的、特征和优点能够从参照附图说明的以下实施方式的说明中容易地理解。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的高压储罐装置、供排流路和燃料电池系统的概略结构图。
图2是图1的高压储罐装置的轴向上的一端侧的主要部分放大剖视图。
图3是图1的高压储罐装置的轴向上的另一端侧的主要部分放大剖视图。
图4是变形例所涉及的高压储罐装置的轴向上的一端侧的主要部分放大剖视图。
具体实施方式
例举优选的实施方式,边参照附图,边对本发明所涉及的高压储罐装置详细地进行说明。此外,在以下的图中,对于相同或起到相同的功能和效果的结构要素,标注相同的附图标记,有时省略重复的说明。
如图1所示,本实施方式所涉及的高压储罐装置10能够适当地被用作例如搭载于作为燃料电池电动汽车等燃料电池车辆的搭载体(未图示),并具有收装经由供排流路12供给到燃料电池系统14的燃料气体(流体)的高压储罐16的装置。因此,在本实施方式中,对搭载体为燃料电池车辆的例子进行说明,但并不特别限定于此。高压储罐装置10也可以搭载于燃料电池车辆以外的搭载体。
高压储罐装置10主要具有经由供排流路12供排燃料气体的高压储罐16、罩部件18、19、泄漏流体收装部20、泄漏检测传感器22、供排侧排出流路24a(排出流路)和末端侧排出流路24b。
供排流路12构成为例如能够将从填充口26供给的燃料气体经由分支路径28供给到高压储罐16,以及将从高压储罐16排出的燃料气体经由分支路径28供给到调节器30,并在被该调节器30进行压力调整后供给到燃料电池系统14。在这种情况下,供排流路12由连接填充口26和分支路径28之间的配管34、连接分支路径28和高压储罐16的配管36、经由调节器30连接分支路径28和燃料电池系统14的配管38等构成。
燃料电池系统14具有由堆叠多个发电单元40的堆叠体(未图示)构成的燃料电池42。各发电单元40例如通过由一对隔离部件52夹持膜电极组件50而构成,其中,膜电极组件50具有由固体高分子构成的电解质膜44、和隔着该电解质膜44相向的阳极电极46与阴极电极48。
通过从高压储罐16向设置在燃料电池42上的燃料气体供给口42a供给氢气作为燃料气体,能够向该燃料电池42的各阳极电极46供给燃料气体。另外,通过向设置在燃料电池42上的氧化剂气体供给口42b供给含有氧的空气等作为氧化剂气体,能够向燃料电池42的各阴极电极48供给氧化剂气体。在燃料电池42中,通过在阳极电极46和阴极电极48中的电化学反应(发电反应)中消耗上述那样供给的燃料气体和氧化剂气体来进行发电。
另外,从燃料气体供给口42a供给的燃料气体中的、在上述发电反应中未被消耗而从各阳极电极46排出的阳极废气能够从设置在燃料电池42上的阳极废气排出口42c排出到该燃料电池42的外部。同样地,供给到氧化剂气体供给口42b的氧化剂气体中的、在上述发电反应中未被消耗而从各阴极电极48排出的阴极废气能够从设置在燃料电池42上的阴极废气排出口42d排出到该燃料电池42的外部。
燃料气体供给流路54连接于燃料气体供给口42a,而阳极废气排出流路56连接于阳极废气排出口42c。氧化剂气体供给流路58连接于氧化剂气体供给口42b,而阴极废气排出流路60连接于阴极废气排出口42d。
在氧化剂气体供给流路58上设有空气泵62。通过驱动空气泵62,从大气向氧化剂气体供给流路58压缩后的空气作为氧化剂气体被吸入。从供排流路12的配管38排出的燃料气体经由喷嘴(injector)(未图示)和排出器(ejector)64被供给到燃料气体供给流路54。阴极废气排出流路60的下游侧连接于混合废气排出流路66。
在阳极废气排出流路56的下游侧连接有气液分离器68。因此,从阳极废气排出口42c排出到阳极废气排出流路56的阳极废气流入气液分离器68,被分离为作为气体成分的循环气体和含有液体的排出流体。
气液分离器68的排出循环气体的气体排出口68a与循环流路70连接。循环流路70的下游侧通过排出器64而与燃料气体供给流路54连接。如上所述,来自配管38的燃料气体经由设置在排出器64上游侧的喷嘴被喷射到排出器64中。据此,排出器64将如上述那样被喷射的燃料气体与循环气体混合,并向其下游侧的燃料气体供给流路54排出。
气液分离器68的排出排出流体的液体排出口68b与连接流路72连接。在连接流路72上安装有排水阀74,该排水阀74的下游侧与混合废气排出流路66连接。在该混合废气排出流路66的下游侧连接有稀释器76。由这些混合废气排出流路66和稀释器76构成稀释机构78。
在稀释机构78中,从连接流路72经由排水阀74流入混合废气排出流路66的排出流体(阳极废气)在该混合废气排出流路66内与阴极废气混合,从而被稀释。另外,与阴极废气混合的排出流体在稀释器76中与大气混合而被进一步稀释。据此,排出流体例如在以使该排出流体中的氢气浓度达到能够排出到大气中的程度的方式被稀释后,排出到搭载体外部的大气中。
稀释器76只要构成为能够使大气与从混合废气排出流路66排出的流体混合的结构即可,并没有特别地限定。作为稀释器76的结构的一例,可以举出如下结构,即,使用从混合废气排出流路66喷出的主流所产生的负压吸引副流、即大气,并将主流和副流混合的结构。另外,稀释器76也可以构成为吸入搭载体行驶时所产生的行驶风,并且将行驶风作为大气与从混合废气排出流路66排出的流体混合。
如图1~图3所示,高压储罐16具有加强层80、内胆82、保护部件84、供排侧接头86(接头)、插入部件88、89和末端侧接头90。在高压储罐16中,在其轴向(下面将高压储罐16的轴向也简称为轴向)上的一端侧(图1的箭头X1侧)设置有供排侧接头86,在另一端侧(图1的箭头X2侧)设置有末端侧接头90。
加强层80由碳纤维增强塑料(CFRP)等构成,覆盖内胆82的外表面等。内胆82是由树脂构成的中空体,能够在其内部收装燃料气体。具体而言,内胆82具有筒状的主体部92(参照图1)、如图2和图3所示那样设置在主体部92的轴向两侧的圆顶状部94、分别设置在圆顶状部94的轴向两侧的凹陷部96、和从该凹陷部96突出且直径小于主体部92的直径的筒状部98。此外,在本实施方式中,加强层80和内胆82的轴向上的一端侧和另一端侧大致同样地构成。
凹陷部96朝向内胆82的收装燃料气体的内部凹陷。在筒状部98的突出端侧(图2的箭头X1侧)设有薄壁部98a,在比该薄壁部98a靠基端侧(图2的箭头X2侧)的位置设有外螺纹98b。
保护部件84例如由树脂等构成,经由加强层80主要覆盖内胆82的圆顶状部94与主体部92的边界部分及其周边。通过这样设置保护部件84,能够提高高压储罐16的耐冲击性等。
如图2所示,供排侧接头86例如为金属制,外装于内胆82的筒状部98。另外,供排侧接头86具有筒状的突出部100和从该突出部100的基端向径向外侧扩展的肩部102,沿着突出部100的轴向贯通形成有插入孔104。肩部102的与突出部100相反的一侧(图2的箭头X2侧)的端面102a面对内胆82的凹陷部96的外表面。另外,肩部102的外周面与内胆82的主体部92及圆顶状部94一起被加强层80覆盖。突出部100以从设置于加强层80的开口80a露出的方式突出。
插入孔104的直径因部位不同而不同,由位于突出部100的顶端面100a侧的中内径孔104a、位于肩部102的端面102a侧的大内径孔104b、位于这些中内径孔104a和大内径孔104b之间的小内径孔104c构成。内胆82的筒状部98被插入大内径孔104b内,圆筒状的轴环106被压入该筒状部98内。据此,筒状部98被支承在大内径孔104b的内周面与轴环106的外周面之间。
在大内径孔104b的内壁上,在面对筒状部98的薄壁部98a的部位,形成有沿周向的圆环状密封槽108,而且在面对筒状部98的外螺纹98b的部位,形成有与该外螺纹98b旋合的内螺纹110。在密封槽108的内部配设有由O型圈构成的密封部件112,据此,筒状部98的外周面与大内径孔104b的内周面之间被密封。另外,通过外螺纹98b和内螺纹110的旋合,内胆82的筒状部98和供排侧接头86接合。
在供排侧接头86上还贯通形成有导出孔114。导出孔114是为了将存在于内胆82与加强层80之间(下面也称为覆盖部115)的燃料气体导出到覆盖部115的外部而设置。具体而言,导出孔114的一方的开口116设置于供排侧接头86的端面102a,导出孔114的另一方的开口118设置于突出部100的顶端面100a(露出面)。即,进入覆盖部115的燃料气体经由一方的开口116流入导出孔114,并经由另一方的开口118从导出孔114排出。下面将这样通过导出孔114被导出到覆盖部115的外部的燃料气体也称为临时排出流体。此外,导出孔114可以在供排侧接头86上仅设置一个,也可以在该供排侧接头86的周向上隔开一定间隔地设置多个。
插入部件88具有外径大于中内径孔104a的直径的头部120、和从头部120向插入孔104的内部延伸的插入部122。在插入部件88中,插入部122沿着中内径孔104a和小内径孔104c的周面与轴环106的内周面插入到插入孔104。此时,如后述那样,用于将罩部件18安装于高压储罐16的支承板124被夹持在从插入孔104露出的插入部件88的头部120与突出部100的顶端面100a之间。
在插入部122的于插入孔104内面对小内径孔104c的部分的外周面上形成有沿着周向的圆环状的密封槽126,在该密封槽126的内部配设有由O型圈构成的密封部件128。据此,插入部122的外周面与插入孔104的内周面之间被密封。
另外,在插入部件88的内部贯通形成有供排孔130。供排流路12的配管36经由连接部36b连接于供排孔130。据此,供排孔130使供排流路12与内胆82的内部连通。另外,在插入部件88的内部内置有未图示的主截止阀(电磁阀),通过开闭该主截止阀,能够对供排流路12与内胆82的内部的连通状态和隔断状态进行切换。
连接部36b由大外径部132和外径小于该大外径部132的小外径部134构成,在该连接部36b的内部贯插有配管36。另外,连接部36b通过其小外径部134的局部插入供排孔130而固定于插入部件88的头部120。如后述那样,在头部120与大外径部132之间夹设有罩部件18、密封部件136和隔离部件138。
如图3所示,末端侧接头90与供排侧接头86(参照图2)同样地构成。即,末端侧接头90经由插入孔104外装于内胆82的筒状部98。另外,在末端侧接头90上也贯通形成有导出孔114,该导出孔114用于将进入覆盖部115的氢气导出到该覆盖部115的外部。下面将设置于供排侧接头86的导出孔114也称为供排侧导出孔114a,将设置于末端侧接头90的导出孔114也称为末端侧导出孔114b。
在末端侧接头90的插入孔104中插入有插入部件89。插入部件89除了未形成有供排孔130、未内置有上述主截止阀、以及插入部122的轴向的长度较短之外,其他均与插入部件88同样地构成。如后述那样,用于将罩部件19安装于高压储罐16的支承板124被夹持在从插入孔104露出的插入部件89的头部120和突出部100的顶端面100a之间。
如图2所示,如上所述,支承板124通过被夹持在头部120与突出部100之间,而以覆盖该突出部100的顶端侧的方式分别安装在高压储罐16的轴向上的两端侧。具体而言,在支承板124的大致中央形成有板贯通孔124a,该板贯通孔124a的直径大于插入部122的外径且小于头部120的外径。即,在以成为同轴的方式重叠的板贯通孔124a和插入孔104中插入有插入部122。
在突出部100的顶端面100a中的、比导出孔114的排出临时排出流体的一侧的开口118靠该突出部100的径向外侧且面对支承板124的位置,形成有圆环状的密封槽142。通过在该密封槽142的内部配设由O型圈构成的密封部件144,突出部100与支承板124之间被密封。
罩部件18例如由橡胶或不锈钢(SUS)等构成,并以覆盖供排侧导出孔114a的开口118和从插入部件88的插入孔104露出的露出部、即头部120的方式安装于支承板124。据此,罩部件18能够在其内部收装由供排侧导出孔114a导出的临时排出流体。另外,在罩部件18上贯通形成有供供排侧排出流路24a贯插的贯插孔18a,罩部件18的内部与供排侧排出流路24a经由该贯插孔18a而连通。因此,如上所述,收装于罩部件18的内部的临时排出流体能够流入供排侧排出流路24a。
并且,在罩部件18上形成有使固定在插入部件88的头部120上的连接部36b露出的通孔18b。通孔18b的直径小于连接部36b的大外径部132的外径且大于小外径部134的外径。如上所述,罩部件18的通孔18b的外周部分、由O型圈构成的密封部件136和隔离部件138被夹持在连接部36b的大外径部132与插入部件88的头部120之间。
隔离部件138是一端具有底部138a的有底筒状,在形成于底部138a的通孔中贯插有连接部36b的小外径部134。另外,泄漏流体收装部20一体地连接在隔离部件138的开口部138b侧。通过在隔离部件138的底部138a与罩部件18之间夹设密封部件136,从而将罩部件18的内部与泄漏流体收装部20的内部隔断(密封)。
罩部件19除了未设置有通孔18b之外,其他均与罩部件18同样地构成,并以覆盖末端侧导出孔114b的开口118和从插入部件89的插入孔104露出的露出部、即头部120的方式安装于支承板124。据此,罩部件19能够在其内部收装由末端侧导出孔114b导出的临时排出流体。另外,在罩部件19上贯通形成有供末端侧排出流路24b贯插的贯插孔18a,经由该贯插孔18a,罩部件19的内部与末端侧排出流路24b连通。因此,如上所述,收装在罩部件19的内部的临时排出流体能够流入到末端侧排出流路24b。
如图1和图2所示,泄漏流体收装部20例如由将供排流路12的配管36与供排孔130连接的连接部36b、和至少包围供排流路12的壁部构成。据此,泄漏流体收装部20能够收装因高压储罐装置10发生异常而泄漏的泄漏流体,该泄漏流体是从连接部36b、供排流路等在高压储罐装置10进行通常动作时被设定为不会发生燃料气体泄漏的部位泄漏的流体。
泄漏检测传感器22(参照图1)配设于泄漏流体收装部20内,检测该泄漏流体收装部20内的燃料气体。作为泄漏检测传感器22,可以使用能够检测燃料气体有无泄漏或燃料气体的泄漏量(浓度)的各种氢传感器。
如图1所示,供排侧排出流路24a与罩部件18的内部连通,将从该罩部件18的内部流入的临时排出流体向稀释机构78引导。具体而言,供排侧排出流路24a能够经由开闭阀150而与稀释机构78的混合废气排出流路66连通。
末端侧排出流路24b与罩部件19的内部连通,临时排出流体从该罩部件19的内部流入该末端侧排出流路24b。据此,末端侧排出流路24b将由末端侧导出孔114b导出的临时排出流体导入稀释机构78。例如,末端侧排出流路24b通过连接在供排侧排出流路24a的比开闭阀150靠上游侧的位置,能够经由供排侧排出流路24a和开闭阀150而与混合废气排出流路66连通。
因此,在开闭阀150处于打开状态的情况下,能够使流入供排侧排出流路24a和末端侧排出流路24b的临时排出流体流入混合废气排出流路66。另一方面,在开闭阀150处于闭阀状态的情况下,能够使流入供排侧排出流路24a和末端侧排出流路24b的临时排出流体停止向混合废气排出流路66流入。
本实施方式所涉及的高压储罐装置10基本上如上述那样构成。在该高压储罐装置10的通常时的动作中,例如,如图1和图2所示,经由填充口26从氢补给源(未图示)供给到供排流路12的燃料气体经由配管34、分支路径28、配管36、供排孔130和打开状态的主截止阀被供给到内胆82的内部。在通过该供气而使燃料气体充分地填充于内胆82的情况下,停止来自氢补给源的燃料气体的供给。
在通过燃料电池系统14进行发电的情况下,在气泵62的旋转作用下,从氧化剂气体供给流路58吸入氧化剂气体,并且,经由供排流路12将内胆82内的燃料气体供给燃料气体供给流路54。具体而言,通过操作供排流路12的切换阀等(未图示),燃料气体从内胆82的内部经由供排孔130和打开状态的主截止阀排出到配管36。据此,压力被调节器30调整后的燃料气体经由配管38被供给到燃料气体供给流路54。
供给到氧化剂气体供给流路58的氧化剂气体经由氧化剂气体供给口42b供给到燃料电池42的各阴极电极48。另外,供给到燃料气体供给流路54的燃料气体经由喷嘴、排出器64和燃料气体供给口42a供给到燃料电池42的各阳极电极46。其结果,发生消耗燃料气体和氧化剂气体的发电反应,使燃料电池42处于发电动作期间。
在上述发电反应中消耗了一部分氧的氧化剂气体作为阴极废气从阴极废气排出口42d排出到阴极废气排出流路60,并经由该阴极废气排出流路60流入混合废气排出流路66。
在上述发电反应中被部分消耗的燃料气体作为阳极废气从阳极废气排出口42c排出到阳极废气排出流路56,然后流入气液分离器68。据此,阳极废气被分离为作为气体成分的循环气体和含有液体的排出流体。
如上所述,通过经由喷嘴向排出器64的上游侧喷射燃料气体,而在与排出器64连接的循环流路70中产生负压。因此,从气体排出口68a排出的循环气体经由循环流路70被吸引到排出器64,以与新供给到燃料气体供给流路54的燃料气体混合的状态再次供给到燃料电池42的各阳极电极46。
当排水阀74处于打开状态时,从液体排出口68b排出的排出流体经由连接流路72流入混合废气排出流路66。如上所述,由于阴极废气流入混合废气排出流路66,因此,通过使排出流体流入该混合废气排出流路66,能够将阴极废气和排出流体混合,而稀释该排出流体。另外,在混合废气排出流路66内混合的阴极废气和排出流体被导入设置于该混合废气排出流路66的下游的稀释器76,通过与大气混合而被进一步稀释。
即,在稀释机构78中,在阴极废气被导入混合废气排出流路66的情况下,换而言之,在气泵62驱动的情况下,进行对供给到混合废气排出流路66的排出流体等流体进行稀释的稀释动作。另外,稀释机构78例如在能够将行驶风吸入稀释器76的搭载体的行驶过程中等也能够进行稀释动作。
如上所述,在燃料电池42的发电动作期间,在通过排出燃料气体而使内胆82的内压降低时,内胆82被朝向加强层80推压的推压力也减小。因此,当内胆82的内压低于规定的大小时,透过内胆82的燃料气体容易进入覆盖部115。
如图2所示,进入覆盖部115的燃料气体中的、由供排侧导出孔114a导出的临时排出流体从罩部件18的内部经由贯插孔18a流入供排侧排出流路24a。另外,进入覆盖部115的燃料气体中的、由末端侧导出孔114b导出的临时排出流体从罩部件19的内部经由贯插孔18a流入末端侧排出流路24b。
另一方面,例如,当在高压储罐装置10中发生异常,如在连接部36b、供排流路12的配管34、36、38的连接部发生松动的情况等下,从连接部36b、供排流路12泄漏的泄漏流体被收装于泄漏流体收装部20。此时,如上所述,由于罩部件18的内部与泄漏流体收装部20的内部被隔断,因此,泄漏流体不会进入罩部件18的内部,而是被收装于泄漏流体收装部20。
即,能够将与临时排出流体分开地将泄漏流体收装于泄漏流体收装部20,并且能够与泄漏流体分开地使临时排出流体向供排侧排出流路24a和末端侧排出流路24b流入。
如此,通过泄漏检测传感器22检测泄漏流体收装部20内的不包含临时排出流体的泄漏流体,能够将异常时泄漏的泄漏流体与通常动作时导出的临时排出流体区别开来进行检测。其结果,能够避免在高压储罐装置10的通常动作时误检测为发生了异常时的泄漏。
另外,在高压储罐装置10中,通过将开闭阀150开阀,能够将流入供排侧排出流路24a和末端侧排出流路24b的临时排出流体导入稀释机构78的混合废气排出流路66。因此,在稀释机构78中,能够将临时排出流体与排出流体一起进行稀释。即,能够利用附设于燃料电池系统14的稀释机构78稀释临时排出流体。
因此,当高压储罐装置10搭载在搭载体上时,不需要对该搭载体新设置用于稀释临时排出流体的结构。另外,例如,在燃料电池车辆、即搭载体的地板(未图示)的下方配设高压储罐装置10的情况下,不用担忧未稀释的临时排出流体经由该地板进入舱室(cabin,未图示)内,因此,也不需要对搭载体新设置用于提高地板的密封性的结构。因此,高压储罐装置10能够以低成本容易地搭载于搭载体。
并且,如上所述,通过供排侧排出流路24a和末端侧排出流路24b将临时排出流体引导到稀释机构78,能够有效地抑制流体滞留于覆盖部115。其结果,能够抑制在内胆82产生从加强层80分离的部分,或抑制该内胆82的从加强层80分离的部分朝向内胆82的内部侧鼓出即产生所谓的翘曲,从而能够提高高压储罐16的耐用性。
在高压储罐装置10中,如在气泵62的驱动期间或者在搭载体的行驶期间那样,优选,在稀释机构78的稀释动作期间,使开闭阀150打开。在这种情况下,能够更可靠地稀释通过供排侧排出流路24a和末端侧排出流路24b引导到稀释机构78的临时排出流体。
在高压储罐装置10中,尤其优选,在燃料电池42的发电动作期间,使开闭阀150打开。燃料电池42的发电动作期间是空气泵62的驱动期间,且是稀释机构78使用阴极废气稀释阳极废气的稀释动作期间。另外,如上所述,在燃料电池42的发电动作期间,由于流体从内胆82排出,因此,通过供排侧导出孔114a和末端侧导出孔114b容易导出临时排出流体。
因此,通过在燃料电池42的发电动作期间使开闭阀150打开,能够在临时排出流体容易流入供排侧排出流路24a和末端侧排出流路24b的时间点,将该临时排出流体有效地引导到稀释机构78,并通过该稀释机构78进行可靠地稀释。
此外,例如,在搭载体具有可通过燃料电池系统14的发电来充电的电池(未图示),并通过该电池的电力驱动搭载体的情况下,即使在燃料电池42未进行发电动作的期间,也能够使搭载体行驶。如此,即使在燃料电池42未进行发电动作的期间,在通过搭载体行驶而向稀释器76导入行驶风的情况下,稀释机构78也能够进行稀释动作。
另外,即使在燃料电池42未进行发电动作的期间,也能够通过驱动空气泵62而从阴极废气排出口42d排出未使用的氧化剂气体(空气)。在这种情况下,能够使未使用的氧化剂气体经由阴极废气排出流路60流入混合废气排出流路66,因此,稀释机构78能够使用该未使用的氧化剂气体进行稀释动作。
本发明并不特别限定于上述实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。
在上述高压储罐装置10中,使临时排出流体经由罩部件18、19的内部流入供排侧排出流路24a和末端侧排出流路24b。然而,并不特别限定于此,在高压储罐装置10中,只要能够收装泄漏流体的泄漏流体收装部20和将临时排出流体向稀释机构78引导的供排侧排出流路24a相对独立地设置即可。
例如,如图4所示,上述高压储罐装置10也可以不具有罩部件18和支承板124(参照图2)。在这种情况下,在插入部件88的头部120贯通形成有连通孔151。另外,代替形成于供排侧接头86的突出部100的顶端面100a的密封槽142(参照图2),而在插入部件88的头部120设置密封槽152。
密封槽152形成在头部120中的、比供排侧导出孔114a的开口118靠突出部100的径向外侧的与顶端面100a面对的表面上。在该密封槽152的内部配设有由O型圈构成的密封部件154,由此,插入部件88的头部120与突出部100的顶端面100a的比开口118靠所述径向的外侧的部分之间被密封。
此外,在对供排侧接头86设置多个供排侧导出孔114a的情况下,也可以在顶端面100a上设置环状的连通槽156,该连通槽156使多个供排侧导出孔114a的开口118分别在所述径向上连通。连通孔151的一端侧朝向连通槽156开口。连通孔151的另一端侧经由连接部158与供排侧排出流路24a连接。因此,多个供排侧导出孔114a分别经由连通槽156和连通孔151而与供排侧排出流路24a连通。
在连接部36b的大外径部132与头部120之间夹持有密封部件136和隔离部件138。即,在高压储罐16上,相对于供排侧排出流路24a独立地设置有泄漏流体收装部20。因此,在这种情况下,也能够与临时排出流体分开地将泄漏流体收装于泄漏流体收装部20,和能够与泄漏流体分开地使临时排出流体流入供排侧排出流路24a。
在上述高压储罐装置10中,高压储罐16具有形成有末端侧导出孔114b的末端侧接头90,在该末端侧导出孔114b上连接有末端侧排出流路24b,但并不特别限定于此。例如,高压储罐16也可以不具有末端侧接头90。另外,也可以不在末端侧接头90上设置末端侧导出孔114b。在这些情况下,高压储罐装置10也可以不具有末端侧排出流路24b。
并且,在高压储罐装置10中,高压储罐16的末端侧接头90侧也可以与图4所示的变形例大致同样地构成为不具有罩部件19和支承板124。在这种情况下,从末端侧导出孔114b导出的临时排出流体与图4所示的供排侧接头86同样地经由设置于末端侧接头90的连通槽156和设置于插入部件89的连通孔151流入末端侧排出流路24b。
上述高压储罐装置10中,泄漏流体收装部20通过包围连接部36b和供排流路12这两者,能够收装从连接部36b泄漏的泄漏流体和从供排流路12泄漏的泄漏流体这两种泄漏流体,但泄漏流体收装部20只要构成为至少能够收装从连接部36b泄漏的泄漏流体即可。
在上述高压储罐装置10中,具有一个高压储罐16,但也可以具有多个高压储罐16。在这种情况下,既可以通过一个泄漏流体收装部20收装从多个高压储罐16泄漏的泄漏流体,也可以设置与高压储罐16相同数量的多个泄漏流体收装部20,而针对每个高压储罐16将泄漏流体收装于泄漏流体收装部20。
供排流路12并不限定于由上述配管34、36、38、分支路径28等构成,也可以采用能够向高压储罐16供排燃料气体(流体)的各种结构。
Claims (3)
1.一种高压储罐装置(10),其具有高压储罐(16),流体经由供排流路(12)向树脂制的内胆(82)供排,该高压储罐(16)能够将收装于所述内胆(82)的所述流体供给到燃料电池(42)的阳极电极(46),其特征在于,
在所述高压储罐的外侧设置所述供排流路,
所述高压储罐(16)具有:
加强层(80),其覆盖所述内胆(82)的外表面;
插入部件(88),其形成有供排孔(130),该供排孔(130)经由连接部(36b)与所述供排流路(12)连接,而能够将该供排流路(12)与所述内胆(82)的内部连通;和
接头(86),其分别形成有导出孔(114)和插入孔(104),其中,所述导出孔(114)将存在于所述内胆(82)和所述加强层(80)之间的所述流体、即临时排出流体在所述高压储罐装置的通常动作时导出,所述插入孔(104)供所述插入部件(88)插入,
所述高压储罐装置(10)具有:
泄漏流体收装部(20),其能够收装泄漏流体,所述泄漏流体是除了所述临时排出流体以外的所述流体,并且是在所述高压储罐装置的异常时至少从所述连接部(36b)泄漏的所述流体;
排出流路(24a),其与所述泄漏流体收装部(20)隔离,并且将除了所述泄漏流体以外的所述临时排出流体导入稀释机构(78),其中,所述稀释机构(78)稀释从所述阳极电极(46)排出的阳极废气;和
罩部件,其覆盖所述插入部件的从所述插入孔露出的头部,并且使所述连接部露出,
在所述罩部件与所述头部之间形成有间隙,该间隙通过与所述导出孔连通,能够收装除了所述泄漏流体以外的所述临时排出流体,
所述排出流路与所述间隙连通,
所述头部具有用于设置所述连接部的侧面,
所述头部的所述侧面上的除了所述连接部以外的一部分与所述罩部件的内表面相接触,
所述供排孔在与所述间隙和所述排出流路的连通被隔断的状态下,经由所述连接部而与所述供排流路相连接,
所述泄漏流体收装部在与所述间隙和所述排出流路的连通被隔断的状态下,覆盖所述连接部的从所述罩部件露出的部分。
2.根据权利要求1所述的高压储罐装置(10),其特征在于,
还具有开闭阀(150),所述开闭阀(150)对所述排出流路(24a)进行开闭,
所述开闭阀(150)在所述稀释机构(78)进行稀释动作期间打开。
3.根据权利要求2所述的高压储罐装置(10),其特征在于,
所述开闭阀(150)在所述燃料电池(42)的发电动作期间打开。
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